飲用水供應(yÄ«ng)和污水處理系統(tÇ’ng)是一個很復(fù)雜的系統(tÇ’ng)，必須對其中的很多子工藝進行監(jiān)控。負(fù)責(zé)解決約 25 萬市民的供水和污水處理問題的 Vogtland Water Board（Zweckverband Wasser und Abwasser Vogtland – ZWAV）決定采用 Beckhoff 的控制技術(shù)對 Morgenröthe-Rautenkranz 污水處理廠進行現(xiàn)代化改造：過程自動化通過 Beckhoff 控制平臺實現(xiàn)，該平臺由工業(yè) PC 和控制面板、嵌入式控制器、TwinCAT 自動化軟件及 EtherCAT I/O 端子模塊構(gòu)成。

      德國 Morgenröthe-Rautenkranz 污水處理廠自 1994 年開始運營到現(xiàn)在已經(jÄ«ng) 10 多年來，解決了 5000 多市民的污水處理問題。在工廠不中斷運營的前提下，僅在三個月的時間內(nèi)將整個自動化系統(tÇ’ng)都轉(zhuÇŽn)換成新的基于 PC 的控制系統(tÇ’ng)。

      ZWAV 因此決定以基于 PC 的控制系統(tÇ’ng)為基礎(chÇ”)對工廠進行自動化改造。他們所面臨的挑戰(zhàn)就是：要在工廠不中斷運營的前提下，在三個月的時間內(nèi)完成整套開關(guān)設(shè)å‚™ — 包括過程自動化和通訊技術(shù) — 的翻新改造，然后全部轉(zhuÇŽn)換成新的控制系統(tÇ’ng)。首先，ZWAV 根據(jù) DIN EN 61346 標(biāo)準(zhÇ”n)將工廠劃分為各個功能組，通過參考標(biāo)識的方式讓所有正在運行的設(shè)備能夠被明確無誤地識別。為了標(biāo)準(zhÇ”n)化顯示工廠概況以及流程表，按照這種方式標(biāo)記的功能組被分配為如下幾個部分：“入口”、“機械處理部分”、“生物處理部分”、“污泥處理部分”、“化學(xué)處理部分”、“輔助裝置”、“過程控制”以及“動力設(shè)施”。

      硬件和軟件設(shè)施的標(biāo)準(zhÇ”n)化提高了工廠運營效率

      “轉(zhuÇŽn)向使用 Beckhoff 控制技術(shù)的一個主要原因就是他們的產(chÇŽn)品都根據(jù) PLCopen 和國際 PLC 標(biāo)準(zhÇ”n)IEC 61131 進行了標(biāo)準(zhÇ”n)化。”ZWAV 電氣和過程技術(shù)組主管 Silvio Merz 先生闡述道。“這可確保硬件和軟件的可重復(fù)利用性，簡化了設(shè)備操作。對我們來說的另一個好處就是，Beckhoff 嵌入式控制器的結(jié)構(gòu)非常緊湊，幫助我們節(jié)省了控制柜內(nèi)的寶貴空間。在最初的構(gòu)建中，整個工廠內(nèi)分配了 10 多個控制柜。“現(xiàn)在，我們已將所有功能（開關(guān)設(shè)備、過程自動化、樓宇分配及 LAN 組件）都集成到控制室中，也就是說，我們已經(jÄ«ng)能夠?qÅ«)F(xiàn)場的控制柜都搬走了。”Silvio Merz解釋道。使用 Beckhoff 控制系統(tÇ’ng)的另外一個重要原因是其擁有大量可滿足各種要求的總線端子模塊。“例如，電力測量 I/O 端子模塊讓我們能夠明確記錄電量參數(shù)，從而能夠?qÅ«)嵤┳罴汛胧！?/p>

Beckhoff C6335 型號無風(fēng)扇控制柜式工業(yè) PC 用作上位 PC，它主要用于實現(xiàn)可視化，并從本地裝置采集過程數(shù)據(jù)和狀態(tài)并將它們傳輸?shù)街醒肟刂破魃?/p>

      所有軟件和硬件組件與 ZWAV 的規(guÄ«)格表完全一致。“這不僅包括先前提到的硬件解決方案，也包括，特別是‘可讀’的軟件。這樣做的好處就是，我們作為技術(shù)服務(wù)人員，也能夠在調(diào)試后確定故障點并排除這些故

障。”Silvio Merz 闡釋道。總部位于德國德累斯頓的 HST Wates GmbH 受委托實施自動化改造，他們使用明確規(guī)定的模塊和功能完成此項改造任務(wù)，它們都是根據(jù)客戶需要用結(jié)構(gòu)文本（ST）編程語言專門編寫的。

Morgenröthe-Rautenkranz 污水處理廠的控制結(jié)構(gòu)

      嵌入式控制器用作緊湊型中央控制單元目前，污水處理工藝是由緊湊型嵌入式控制器CX9010 實現(xiàn)的。由于這種控制器的性能很高，再加上考慮到工廠的一些基礎(chÇ”)設(shè)施，只有一些功能組，如應(yÄ«ng)急電源控制系統(tÇ’ng)以及曝氣池中的刮泥機及二次沉淀池，必須分散布置。Beckhoff C6335 型號無風(fÄ“ng)扇控制柜式 PC 用作上位 PC，它主要用于實現(xiàn)可視化，并從本地裝置采集過程數(shù)æ“š(jù)和狀態(tài)并將它們傳輸?shù)街醒肟刂破髦械?SCADA 過程上，或者在通訊出現(xiàn)故障時保存這些數(shù)æ“š(jù)并待日后傳輸。劃分為嚴(yán)格定義的通訊結(jié)構(gòu)和模塊的發(fā)布者和訂閱者變量被提供用于實現(xiàn)嵌入式控制器相互之間以及與上位 PC 之間的通訊。“此外，工業(yè) PC被設(shè)計為一臺維修用 PC，應(yÄ«ng)該讓我們能夠，例如，使用預(yù)裝的工具將 PLC 程序或參數(shù)集載入到各臺設(shè)備中。”Silvio Merz 先生解釋道。

流程表讓操作人員能夠一目了然地查看整個工廠的運行狀態(tài)

工廠里安裝的一臺不帶按鍵的CP69xx 型號的 15 英寸‘經(jīng)濟型’觸摸面板，用于同步顯示控
制室中顯示的操作順序

      用戶界面具有高識別度工廠的可視化和操作通過兩臺 Beckhoff CP69xx 系列不帶功能鍵的 15 英寸‘經(jÄ«ng)濟型’觸摸面板實現(xiàn)。通過DVI 擴展技術(shù)，安裝在工廠內(nèi)的第二臺面板同步顯示控制室內(nèi)顯示的操作順序。通過兩個基本描述選項“工廠”和“工藝”讓操作員可以對工廠的整體運行狀態(tài)一目了然。點擊各自單元，即可查看詳細(xì)的圖像或進一步信息。這樣做的一個特別的好處就是：使用標(biāo)準(zhÇ”n)的可視化系統(tÇ’ng)進行顯示可以有很高的識別度，從而為工廠操作人員帶來工作上的方便。

      工廠擴展規(guÄ«)劃在后續(xù)的項目中，Vogtland Water Board 同樣也將給污水廠四周的 9 個污水泵站配備了 Beckhoff控制系統(tÇ’ng)，并將它們連接到 HydroDat V8 中央控制系統(tÇ’ng)上。“我們將自行完成所有規(guÄ«)劃、編程和配置工作除了數(shù)æ“š(jù)傳輸應(yÄ«ng)用程序是例外，它們要作為使用許可購買。”Silvio Merz 先生說道。“我們使用的是HST-Systemtechnik 公司的‘TeleMatic’通訊軟件，它裝在 TwinCAT PLC 的第一個 Runtime 上。由我們創(chuàng)建的實際應(yÄ«ng)用程序安裝在控制器的第二個 Runtime上。”